有線電視網(wǎng)絡(luò)：積極抓住SDN及NFV發(fā)展機(jī)遇

　　目前，諸如防火墻、入侵檢測系統(tǒng)、內(nèi)容緩存等網(wǎng)絡(luò)功能均被耦合到專用的網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備之中，這帶來了諸多不便。此背景下，當(dāng)下的技術(shù)趨勢是，業(yè)界正在進(jìn)行變革，以期最終將網(wǎng)絡(luò)功能通過軟件來實(shí)現(xiàn)，而且這些軟件運(yùn)行于通用的網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備之上。相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)組織較多，其中一個(gè)實(shí)力較強(qiáng)的是ETSI在由運(yùn)營商主導(dǎo)下成立的一個(gè)ISG（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組）——NFV（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）。本文介紹NFV的基本理念及NFVISG最近的活動(dòng)進(jìn)展，并介紹國內(nèi)的相關(guān)研究課題及標(biāo)準(zhǔn)化工作、NFV與SDN的關(guān)系、有線電視網(wǎng)絡(luò)業(yè)界對NFV及SDN的探索情況。

　　【關(guān)鍵詞】CDN；NFV；SDN；虛擬化；網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化

　　1、引言

　　在今年3月的全球移動(dòng)通信大會上，由運(yùn)營商主導(dǎo)的NFV可謂“數(shù)將來風(fēng)流技術(shù)，還看NFV”。自2012年10月以來，NFV取得了巨大的發(fā)展。

　　作為通用型服務(wù)器的基本組件，CPU及內(nèi)存的性能遵循著摩爾定律在快速地提高。目前，多核CPU中每一核的處理能力可達(dá)每秒處理上百萬個(gè)數(shù)據(jù)包/分組。因此，在通用型服務(wù)器上以軟件形式運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)功能就具備了基礎(chǔ)條件。其可通過虛擬化來實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到靈活、按需使用網(wǎng)絡(luò)資源的目的（這是一種云計(jì)算能力）。在此背景在，NFV（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）被提出，而且得到了全球許多大型網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的響應(yīng)與支持，如圖1所示，他們紛紛在現(xiàn)網(wǎng)中部署試驗(yàn)網(wǎng)進(jìn)行測試，ETSI還專門成立了NFVISG來推動(dòng)NFV技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。

　　在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)之中，網(wǎng)絡(luò)功能與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是超強(qiáng)耦合的關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)功能均通過專門設(shè)計(jì)的、廠商專有的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。這帶來了諸多不便：比如這些設(shè)備在性能上的提高，受限于滿足特定/定制化需求而且同時(shí)保持電信級可靠性的硬件的發(fā)展；又如，當(dāng)運(yùn)營商要部署新的業(yè)務(wù)時(shí)，須事先部署新設(shè)計(jì)的、具有相關(guān)專用功能的設(shè)備，這會提高運(yùn)營商的業(yè)務(wù)部署成本，還會帶來后續(xù)的其他一些問題；再如，在這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制下，對現(xiàn)網(wǎng)的管理、運(yùn)維也有大難題存在。

　　與之相對的是，NFV的目標(biāo)就是在通用的硬件設(shè)備上運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)功能，從而通過大范圍的部署，可降低CAPEX?！疤摂M化”使得網(wǎng)絡(luò)功能可以按需地部署及更新，且極大地方便遠(yuǎn)程管理及維護(hù)，可降低OPEX。

　　2、NFV的應(yīng)用場景

　　NFVISG所研究的對象包括固網(wǎng)及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)平面與控制平面，其中涉及到了現(xiàn)網(wǎng)中所有的網(wǎng)絡(luò)功能：電信級NAT、BRAS、邊緣路由器、交換機(jī)、OLT、ONU、EPC、IMS、eNodeB、SGSN/GGSN、家庭網(wǎng)關(guān)與機(jī)頂盒中相關(guān)功能、IPsec、深度包檢測、流分析/協(xié)議處理功能、負(fù)載均衡、CDN、WAN加速、網(wǎng)絡(luò)控制功能、防火墻、入侵檢測系統(tǒng)、安全功能等。

　　NFVISG最近發(fā)布的一份技術(shù)文檔里對NFV的9大應(yīng)用場景進(jìn)行了描述：

　　1）面向網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化的IaaS；

　　2）虛擬網(wǎng)絡(luò)功能即服務(wù)；

　　3）虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺即服務(wù)；

　　4）虛擬網(wǎng)絡(luò)功能轉(zhuǎn)發(fā)圖；

　　5）移動(dòng)核心網(wǎng)及IMS的虛擬化；

　　6）移動(dòng)基站的虛擬化；

　　7）家庭網(wǎng)絡(luò)的虛擬化；

　　8）CDN的虛擬化——虛擬CDN（vCDN）；

　　9）固定接入網(wǎng)功能的虛擬化。

　　3、NFVISG的相關(guān)活動(dòng)

　　全球主流的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商AT&T、BT、美國有線電視實(shí)驗(yàn)室CableLabs、CenturyLink、中國移動(dòng)、中國電信、中國聯(lián)通、Colt、DeutscheTelekom、KDDI、KT、NTT、Orange、TelecomItalia、PortugalTelecom、Telefonica、Telstra、Verizon、SK Telecom、Softbank、Sprint、Swisscom、Telefonica、Telenor、Telstra、Vodafone意識到需要成立一個(gè)共同的論壇組織來推動(dòng)NFV在全球的發(fā)展。

　　在2012年10月于德國達(dá)姆施塔特舉行的“全球SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）暨Openflow大會”上，上述主流運(yùn)營商聯(lián)合發(fā)布了相關(guān)的技術(shù)白皮書，并宣布在ETSI之下成立NFVISG，并在2013年的“全球SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）暨Openflow大會”發(fā)布了第2.0版技術(shù)白皮書。2012年11月，NFVISG正式成立，截至目前，其成員單位已經(jīng)超過了140家，其中包括主流運(yùn)營商、通信設(shè)備制造商、信息設(shè)備制造商、軟件開發(fā)商等。NFVISG的每次例行會議，都有200~300人參加，而且會間的討論很熱烈。

　　NFVISG并不規(guī)定實(shí)施NFV的具體技術(shù)細(xì)節(jié)，而是提供NFV的架構(gòu)及技術(shù)需求，以作為其他標(biāo)準(zhǔn)組織的相關(guān)技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)。NFVISG中的重要人物也是其他標(biāo)準(zhǔn)組織的成員，他們對組織間的合作起著促進(jìn)作用。目前NFVISG已經(jīng)發(fā)布了一些技術(shù)文檔，有望被用于其他標(biāo)準(zhǔn)組織的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作。

　　至于NFV與SDN的關(guān)系，當(dāng)前，已經(jīng)沒有人故意把SDN和NFV對立起來，多數(shù)人認(rèn)為SDN和NFV是相輔相成的，ETSI自己也聲稱NFV是對SDN的高度補(bǔ)充。只有實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)功能的高度虛擬化，才能保證SDN的水到渠成或者說讓SDN輕裝上陣，并讓SDN真正有別于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)控制分離模式。另外，SDN也是NFV的基礎(chǔ)設(shè)施中針對網(wǎng)絡(luò)域的一項(xiàng)使能技術(shù)，其全局、集中的控制方式能有效支持網(wǎng)絡(luò)資源的虛擬化和池化，有利于實(shí)現(xiàn)多租戶虛擬網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)性與自動(dòng)化需求。其實(shí)，NFV提供了整體的虛擬化架構(gòu)，而SDN則提供API、控制協(xié)議等具體細(xì)節(jié)。

　　NFVISG的組成架構(gòu)如圖2所示，最上面設(shè)有技術(shù)指導(dǎo)委員會TSC，其下設(shè)有主席（對接技術(shù)主任的工作）及副主席（對接技術(shù)副主任的工作），下面設(shè)有兩個(gè)專家組EG（負(fù)責(zé)性能的EG與負(fù)責(zé)安全的EG）與4個(gè)工作組WG（虛擬基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)WG、管理與協(xié)調(diào)WG、軟件架構(gòu)WG、可靠性及可用性WG）。TSC負(fù)責(zé)指導(dǎo)和協(xié)調(diào)各EG與各WG的工作。各EG與各WG的具體分工，有興趣的同仁可以自行去查閱一下。

　　另外如圖3所示，還設(shè)有網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商委員會NOC，用以指導(dǎo)NFVISG的相關(guān)工作，并討論NFVISG相關(guān)活動(dòng)的戰(zhàn)略部署。

　　NFVISG在每個(gè)季度召開一次全體大會，所有140多個(gè)成員單位全部參加。每次全會設(shè)置一位大會報(bào)告起草人，完成大會報(bào)告，并在大會之后，組織召開臨時(shí)會議來細(xì)化討論技術(shù)細(xì)節(jié)，然后進(jìn)一步完善大會報(bào)告。由于這些臨時(shí)會議之后部分成員單位參與，所以大會報(bào)告起草人也會把臨時(shí)會議的成果提交給其余未參會的成員單位，要求提出意見，知道最終獲得所有成員單位的通過。

　　在全會上，各EG與各WG會各自召開現(xiàn)場會議。平時(shí)，各EG與各WG會各自經(jīng)常召開網(wǎng)絡(luò)在線會議，相互之間也常展開聯(lián)席會議。

　　NFVISG第一次全會于2013年元月在ETSI總部召開，截至目前已召開四屆全會，會議地點(diǎn)不是在歐洲就是在美國，NFVISG決定以后的全會到其他地區(qū)舉行。

　　4、NFVISG的活動(dòng)現(xiàn)狀

　　在第一次全會上，NFVISG成立了兩個(gè)EG與4個(gè)WG，而且每個(gè)組進(jìn)行了技術(shù)討論。在第一次全會上，NFVISG的成員單位決定輸出若干份相關(guān)的參考文檔，而且每份文檔里面分別要描述的工作項(xiàng)目WI包括NFV使用場景、NFV架構(gòu)框架、NFV術(shù)語、NFV虛擬化技術(shù)需求。參考文檔以GS（組規(guī)范）的形式輸出，在通過批準(zhǔn)后，正式對外發(fā)布，并提交給其他標(biāo)準(zhǔn)組織使用。4份WI及概念驗(yàn)證（PoC）均已以GS形式輸出。

　　5、展望

　　5份GS的發(fā)布可進(jìn)一步促進(jìn)各EG與各WG的技術(shù)討論，從而在將來輸出更多的GS。這些GS可以被其他標(biāo)準(zhǔn)組織使用。NFVISG成員單位還將提交更多的PoC提案。面向大規(guī)模商用的NFV的技術(shù)進(jìn)步將進(jìn)一步加速。

　　6、國內(nèi)的相關(guān)研究課題及標(biāo)準(zhǔn)化工作

　　2014年3月到2015年12月期間，北京郵電大學(xué)與工業(yè)和信息化部電信研究院將牽頭進(jìn)行軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN網(wǎng)管系統(tǒng)研究，旨在跟蹤ONF、ITU-T等國際標(biāo)準(zhǔn)化組織在SDN網(wǎng)絡(luò)管理研究方面的研究進(jìn)展，重點(diǎn)研究SDN網(wǎng)絡(luò)管理架構(gòu)、SDN網(wǎng)絡(luò)管理功能需求、SDN網(wǎng)絡(luò)管理接口功能需求、SDN網(wǎng)絡(luò)管理接口信息模型等方面。研究內(nèi)容適用于建立SDN的網(wǎng)絡(luò)管理。參與單位有北京市天元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)股份有限公司。

　　2014年3月到2014年12月期間，中國移動(dòng)通信集團(tuán)公司與中興通訊股份有限公司將牽頭進(jìn)行軟件定義的分組傳送網(wǎng)技術(shù)（S-PTN）研究，涉及S-PTN的PTN轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備、S-PTNController、南北向接口的具體定義以及上層應(yīng)用的具體內(nèi)容。具體技術(shù)內(nèi)容包括：設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備類型、數(shù)據(jù)平面的業(yè)務(wù)要求、QoS功能要求、OAM要求、保護(hù)要求、同步要求、Controller要求，功能及性能要求，以及北向和南向接口要求等。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)將適用于實(shí)現(xiàn)MPLS-TP的轉(zhuǎn)發(fā)的S-PTN系統(tǒng)。參與單位有工業(yè)和信息化部電信研究院、武漢郵電科學(xué)研究院、華為技術(shù)有限公司、上海貝爾股份有限公司、北京郵電大學(xué)。

　　2014年3月到2015年12月期間，工業(yè)和信息化部電信研究院與中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司將牽頭進(jìn)行基于SDN/NFV的接入網(wǎng)及家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究，對SDN在接入網(wǎng)及家庭網(wǎng)絡(luò)中的總體技術(shù)要求進(jìn)行研究，包括基于SDN的接入網(wǎng)及家庭網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、功能模塊和接口、關(guān)鍵技術(shù)（接入節(jié)點(diǎn)控制技術(shù)、可編程的線路技術(shù)及云化的家庭網(wǎng)關(guān)和業(yè)務(wù)）以及網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的概念、虛擬化用例、虛擬化技術(shù)框架、虛擬化需求、虛擬化在客戶網(wǎng)絡(luò)和接入網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用等。該課題的研究成果適用于基于SDN的接入網(wǎng)及家庭網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品開發(fā)和建設(shè)。參與單位有華為技術(shù)有限公司、中興通訊股份、貝爾股份有限公司、武漢郵電科學(xué)研究院。

　　2014年3月到2015年12月期間，工業(yè)和信息化部電信研究院將牽頭進(jìn)行基于軟件定義的超100G光收發(fā)合一模塊技術(shù)研究，主要基于SDN應(yīng)用的超100G光收發(fā)合一模塊關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究，包括超100G技術(shù)發(fā)展背景及應(yīng)用前景分析、基于SDN的超100G光收發(fā)合一模塊實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、基于SDN的超100G光收發(fā)合一模塊關(guān)鍵光電技術(shù)參數(shù)、基于SDN的模塊控制接口及協(xié)議、基于SDN的超100G光收發(fā)合一模塊的測試驗(yàn)證方法等。本研究課題主要適用于基于SDN的超100G光收發(fā)合一模塊。參與單位有武漢郵電科學(xué)研究院、中興通訊股份有限公司、深圳新飛通光電子技術(shù)有限公司。

　　2014年3月到2015年12月期間，中國電信集團(tuán)公司、中國移動(dòng)通信集團(tuán)公司、工業(yè)和信息化部電信研究院將牽頭進(jìn)行基于SDN的智能感知系統(tǒng)技術(shù)要求，該標(biāo)準(zhǔn)將適用于感知系統(tǒng)研發(fā)和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，主要內(nèi)容包括：1）基于SDN的智能感知系統(tǒng)架構(gòu)；2）基于SDN的智能感知系統(tǒng)技術(shù)要求，包括：（1）感知策略管理與分析平臺（Controler）技術(shù)要求，包括策略定制和管理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)開放等方面的要求；（2）感知信息采集設(shè)備（Collecter/Transporter）技術(shù)要求，包括對固網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)DPI采集網(wǎng)元的要求；3）接口技術(shù)要求，包括感知策略管理與分析平臺和感知信息采集設(shè)備之間的接口，以及感知策略管理與分析平臺對第三方應(yīng)用的開放接口。參與單位有華為技術(shù)有限公司、中興通訊股份有限公司。

　　2014年3月到2015年12月期間，中國電信集團(tuán)公司、中國移動(dòng)通信集團(tuán)公司將牽頭進(jìn)行基于SDN及網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）的IMS網(wǎng)絡(luò)虛擬化要求的研究。主要研究范圍包括但不限于：IMS網(wǎng)絡(luò)虛擬化的架構(gòu)、虛擬化IMS網(wǎng)絡(luò)的功能技術(shù)要求、虛擬化IMS網(wǎng)絡(luò)的性能技術(shù)要求、虛擬化IMS網(wǎng)絡(luò)的接口技術(shù)要求、虛擬化IMS網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)要求、虛擬化IMS網(wǎng)絡(luò)可靠性、安全性技術(shù)要求、虛擬化IMS網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)技術(shù)要求、虛擬化IMS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管技術(shù)要求、虛擬化IMS網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)技術(shù)要求。參與單位有工業(yè)和信息化部電信研究院、中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司,、中興通訊股份有限公司、華為技術(shù)有限公司、諾基亞西門子通信（上海）有限公司、南京愛立信熊貓通信有限公司、上海貝爾股份有限公司。

　7、有線電視網(wǎng)絡(luò)業(yè)界對SDN及NFV的探索

　　SDN及NFV對于SDN有線電視網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商而言，無疑有著深遠(yuǎn)的影響，比如在部署SDN及NFV之后，有線電視基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)就成了“云”的一部分，有線電視網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商就可以將網(wǎng)絡(luò)以“網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)”的形式把網(wǎng)絡(luò)靈活出租給其他有線電視網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、電信運(yùn)營商、虛擬運(yùn)營商。

　　美國有線電視實(shí)驗(yàn)室CableLabs積極參與SDN及NFV的國際標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)，上文圖3中所示的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商委員會NOC，CableLabs就是其中的成員。

　　目前，全球主流ISP正在積極探索試驗(yàn)部署網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化與部署軟件定義網(wǎng)絡(luò)。美國有線電視網(wǎng)絡(luò)業(yè)界也正探索部署網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化。2013年廣電春季技術(shù)論壇里面專門開辟了一個(gè)專場“軟件定義網(wǎng)絡(luò)及有線電視網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)對”，里面的討論包括在DOCSIS網(wǎng)絡(luò)中采用OpenFlow架構(gòu)、通過“云”及軟件定義網(wǎng)絡(luò)來增強(qiáng)有線電視網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的靈活度、將軟件定義網(wǎng)絡(luò)模式應(yīng)用于有線電視網(wǎng)絡(luò)、通過“網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化”增強(qiáng)DOCSIS服務(wù)能力、可在DOCSIS網(wǎng)絡(luò)部署軟件定義網(wǎng)絡(luò)嗎？基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的cableWi-Fi等。

　　據(jù)筆者了解，今年的廣電春季技術(shù)論壇還將專門開辟一個(gè)專場“重新定義有線電視網(wǎng)絡(luò)：SDN、NFV及業(yè)務(wù)加速”，里面的討論將包括把網(wǎng)絡(luò)虛擬化延伸至家庭（網(wǎng)絡(luò)）、虛擬化的CPE（用戶駐地設(shè)備）如何提高網(wǎng)絡(luò)性能、SDN于加速業(yè)務(wù)部署方面的優(yōu)勢、SDN及其對商業(yè)服務(wù)自動(dòng)化的影響。今年的主題及具體討論的問題相比2013年都有所進(jìn)步。其中的精彩，讓我們翹首以待吧！

　　為了推動(dòng)SDN及NFV在有線電視網(wǎng)絡(luò)的部署，美國有線電視實(shí)驗(yàn)室CableLabs成立了兩個(gè)相關(guān)的項(xiàng)目組：1）開放式網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目組。該項(xiàng)目組主要聚焦于有線電視接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（尤其是CMTS）的虛擬化，以新興的SDN開發(fā)工具包來快速形成虛擬接入網(wǎng)原型系統(tǒng)；2）第二個(gè)項(xiàng)目組主要研發(fā)面向低端有線電視網(wǎng)絡(luò)終端的虛擬CPE（比如虛擬機(jī)頂盒）原型系統(tǒng)。

來源：DVBCN數(shù)字電視中文網(wǎng) 作 者：李遠(yuǎn)東

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